关键词： 氮掺杂石墨烯   尖晶石   钴铁氧化物   氧还原催化剂  

摘要： 以聚苯并咪唑(PBI)为氮源和碳源,通过高温热解合成具有高含氮量的氮掺杂石墨烯,随后经水热反应制备氮掺杂石墨烯负载尖晶石CoFe_(2)O_(4)-NG#400催化剂.电化学测试表明,CoFe_(2)O_(4)-NG#400的起始电位为0.123 V、半波电位为-0.044 V,催化活性接近商用20%Pt/C催化剂.同时,CoFe_(2)O_(4)-NG#400的耐久性优于商用20%Pt/C催化剂.实验结果表明,CoFe_(2)O_(4)-NG#400具有良好的催化氧还原性能,可以作为一种非贵金属氧还原催化剂应用在燃料电池领域.

关键词： HfO_(2)   石墨烯   薄膜   高K介质   真空电子束蒸镀   等离子体增强化学气相沉积   生长温度   压强  

摘要： 采用真空电子束蒸镀工艺制备HfO_(2)高K介质薄膜,并在HfO_(2)衬底表面使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺无转移制备石墨烯。通过GIXRD、AFM、阻抗分析仪和激光拉曼光谱仪等,研究了生长温度对HfO_(2)薄膜微观结构、表面形貌和介电性能的影响,以及反应总压强对HfO_(2)衬底表面石墨烯生长的影响。结果表明,生长温度为250℃时HfO_(2)薄膜具有最优的表面形貌(RMS=0.232nm),为非晶态且相对介电常数最高(22.34)。适当的反应总压强能够平衡碳物种的传输与石墨烯的生长速率,促进反应物的均匀分布,从而改善石墨烯薄膜的质量。随着反应总压强的升高,石墨烯薄膜的质量先提高后降低,在150Pa压强条件下可获得表面光滑、缺陷水平最低的少层石墨烯薄膜。

关键词： 石墨烯   钛基复合材料   增强体   摩擦因数   磨损量  

摘要： 钛合金密度低、比强度和比刚度高、耐高温、耐腐蚀,但其硬度低、导热性差、黏性高、耐磨性差,这成为制约钛合金应用的重要因素。采用粉末冶金法制备石墨烯增强钛基复合材料,研究石墨烯对显微组织、硬度、拉伸性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:钛基复合材料晶粒尺寸较基体细小,并随着石墨烯含量的增加而减小。与基体相比,钛基复合材料的硬度、强度和摩擦磨损性能均得到显著提高。随着石墨烯含量的增加,硬度和强度升高,塑性下降,摩擦因数和磨损量都有所降低。当烧结温度为1273 K,石墨烯质量分数为0.5%时,钛基复合材料的硬度、拉伸和摩擦磨损综合性能最优,磨损量最小,较纯钛降低40%。

关键词： 三水醋酸钠   石墨烯   分子动力学   界面热阻   声子态密度  

摘要： 利用高导热材料复合水合盐是提高水合盐相变材料导热性能的有效途径之一。但不同材料复合时会在界面处产生较大热阻。本研究采用分子动力学方法,分别计算了三水醋酸钠(SAT)/石墨烯复合相变材料在固态、液态时的温度分布、热导率、径向分布函数(RDF)、声子态密度(PDOS),以研究两种材料界面处的原子分布、热输运和声子输运,从微观角度探究界面热阻产生的机理。温度计算结果表明,在固态与液态时,SAT/石墨烯界面处都存在较大的温度梯度,交界处的热阻均为其他区域的4.5倍左右。RDF计算结果表明,材料在固态时,石墨烯表面原子之间距离增大,形成真空层;液态时,石墨烯表面反而会出现原子聚集的现象。PDOS计算结果表明,石墨烯的加入会导致界面附近区域的低频声子分布紊乱,从而增加声子散射,降低导热效率;这种紊乱会随着与石墨烯的距离增大而减弱,从3nm处基本消失。

关键词： TiZrCr合金   固态储氢   石墨烯   组织性能  

摘要： 为了探究常温常压下Ti基储氢合金储氢量低、吸放氢迟滞效应以及吸放氢速率慢等问题,通过电弧熔炼制备TiZrCr合金块体,然后通过熔体快淬急冷得到纳米晶/非晶薄带,将其和石墨烯高能球磨得到复合粉体,分析了粉体的微观结构和储氢特性。结果表明,合金的物相由储氢前的TiCr_(2)、ZrCr_(2)两种Laves相和Ti相,变成储氢后的TiH1.971、TiH1.924、Ti_(2)ZrH_(4)和CrH_(2)。添加石墨烯后,该粉体在25℃、4 MPa的储氢量从1.2wt%提高到1.3wt%,吸放氢速率从0.082wt%·min^(-1)提升到0.381wt%·min^(-1),放氢活化能从139 kJ/mol降低到118 kJ/mol。石墨烯以混合在合金粉体中,增加了氢气扩散的通道而改善储氢性能。

关键词： 直写3D打印   石墨烯/SiC基复合材料   聚碳硅烷   多孔陶瓷   陶瓷浆料   热解  

摘要： 以石墨烯和SiC粉末(SiC powder,SiCp)为填料,聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)为陶瓷前驱体,制备石墨烯/SiCp/PCS浆料,通过直写3D打印和高温热解得到多孔结构的轻质导电石墨烯/SiC基复合材料。研究浆料成分和打印工艺对3D打印成形性的影响,并表征复合材料的结构和性能。结果表明:通过控制固相含量、石墨烯/SiCp复合粉末中的石墨烯含量和分散剂含量,使浆料黏度在32.0Pa·s左右时,挤出丝成形性良好;打印速度为360 mm/min、打印层高为0.48 mm时,点阵网格结构的3D打印成形性最佳;打印素坯在1100℃保温2h后,PCS热解为陶瓷。多孔复合材料的平均抗压强度和电导率分别为11MPa和8S/m。本研究为多孔石墨烯/SiC基复合材料的制备提供了一条新路径。

关键词： 柔性温度传感器   丝网印刷   石墨烯   二氧化钛   海藻酸钠  

摘要： 针对传统温度监测设备穿戴舒适性差、加工工艺复杂、响应速度与测量精度难以兼容的问题,本文选取聚乙烯醇作为柔性基底,制备石墨烯(Gr)/二氧化钛(TiO_(2))—海藻酸钠温度敏感复合材料导电油墨,采用丝网印刷工艺加工叉指结构银电极并制作柔性温度传感器。测试结果表明:该传感器在30~80℃温度区间有良好的温度敏感特性,灵敏度为-0.00636℃^(-1),温度响应特性曲线具有良好的线性度,回归系数为0.976,重复特性好,动态响应时长为9~14 s;在37~40℃线性度最好,回归系数为0.998,响应时长约9~10 s,测量精度为0.1℃。制作的柔性温度传感器及其阵列在医疗,体育等领域的实时温度监测具有较大应用潜力。

关键词： 纳米纤维素-石墨烯层状薄膜   分子动力学模拟   导热性能   各向异性  

摘要： 针对高频机械电子器件散热需求,聚焦于纳米纤维素,提出通过与石墨烯结合,构建纳米纤维素-石墨烯层状薄膜分子模型,并利用非平衡态分子动力学模拟(NEMD)构建传热模型,通过统计热流和温度分布,计算薄膜的面向和法向热导率,并分析不同石墨烯层数对导热性能的影响。研究发现,随着石墨烯层数增加,面向热导率显著提升,法向热导率略有下降,证实了通过调整石墨烯含量来强化导热性能的可行性。通过体系声子态密度(PDOS),探讨纳米纤维素-石墨烯层状薄膜的导热机制,阐明纳米纤维素-石墨烯层状薄膜导热性能的规律性,为今后该层状薄膜导热性能的优化及其在热管理领域的应用提供关键的理论指导。

关键词： 表面等离子体共振   光纤传感   大气污染物   石墨烯   高灵敏度  

摘要： 为提升大气污染物检测的灵敏度,提出一种基于石墨烯涂层高灵敏表面等离子体光子晶体光纤(SPR-PCF)传感器。该传感器采用不同直径空气孔六边形双排列结构,在纤芯外围镀上金膜,并在金膜与待测物之间涂敷一层石墨烯材料来提升灵敏度。利用有限元方法系统分析了金属层厚度、空气孔间距及直径和石墨烯厚度等因素对SPR-PCF传感器灵敏度的影响。结果表明,当折射率范围为1.398~1.402时,该传感器具有显著的表面等离子体共振效应。研究得到了最优结构参数,此时传感性能几乎不受环境温度影响,最大波长灵敏度达到55 000 nm/RIU,与之对应的折射率分辨率为1.82×10^(-6)RIU。针对同一折射率测量范围、均为涂敷石墨烯的结构,所提出传感器的波长灵敏度是现有典型SPR-PCF传感器波长灵敏度的2.86~9.17倍,前者折射率分辨率是后者的0.109~0.349。因此,在大气污染物浓度和种类检测方面,该SPR-PCF传感器具有较好的应用前景。

关键词： 明胶   气凝胶   十二烷基二甲基苄基氯化铵   改性氧化石墨烯   吸附  

摘要： 采用表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵(BKC)对氧化石墨烯(GO)进行改性,利用聚多巴胺(PDA)包覆,以明胶(Gel)为骨架材料,通过溶胶-凝胶和冷冻干燥技术制得具有三维网状结构的明胶/改性氧化石墨烯/聚多巴胺复合气凝胶(GGB)。利用SEM,FTIR,XPS等对GGB形貌和结构进行表征。分析不同条件(pH值、接触时间、温度、初始浓度、吸附剂用量)对GGB吸附抗生素盐酸左氧氟沙星(LEV)的影响。结果表明:与复合未改性GO的复合气凝胶(GGO)相比,复合改性后GO的复合气凝胶GGB对LEV的吸附量提升了3倍以上。GGB对LEV的吸附过程为自发放热过程,遵循准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,最大理论吸附量为476.42 mg/g。此外,经5次吸附脱附循环后,GGB对LEV的平衡吸附量仍在80 mg/g以上。研究结果表明,GGB复合气凝胶有望作为一种去除废水中LEV污染物的良好吸附剂。